CN115867704A - 用于使包含微原纤化纤维素的幅材脱水的方法以及由该经脱水的幅材生产的膜 - Google Patents

用于使包含微原纤化纤维素的幅材脱水的方法以及由该经脱水的幅材生产的膜 Download PDF

Info

Publication number
CN115867704A
CN115867704A CN202180045496.2A CN202180045496A CN115867704A CN 115867704 A CN115867704 A CN 115867704A CN 202180045496 A CN202180045496 A CN 202180045496A CN 115867704 A CN115867704 A CN 115867704A
Authority
CN
China
Prior art keywords
web
shoe press
dewatering
fibrous web
microfibrillated cellulose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180045496.2A
Other languages
English (en)
Inventor
I.黑斯卡宁
K.巴克佛尔克
J.坎库宁
A.考皮
M.赫耶佩
J.科尔文涅米
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stora Enso Oyj
Original Assignee
Stora Enso Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stora Enso Oyj filed Critical Stora Enso Oyj
Publication of CN115867704A publication Critical patent/CN115867704A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/0209—Wet presses with extended press nip
    • D21F3/0218—Shoe presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
    • D21F11/14—Making cellulose wadding, filter or blotting paper
    • D21F11/145—Making cellulose wadding, filter or blotting paper including a through-drying process
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/18—Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/724—Permeability to gases, adsorption
    • B32B2307/7242—Non-permeable
    • B32B2307/7244—Oxygen barrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives

Abstract

本发明涉及一种用于使包含微原纤化纤维素的幅材脱水的方法，其中该方法包括以下步骤：提供包含基于总干重计在50重量％至100重量％之间的微原纤化纤维素的悬浮液；在载体上形成所述悬浮液的纤维幅材，其中所述幅材的干含量为1‑25重量％；施加脱水毡与纤维幅材直接接触；引导布置在所述脱水毡和所述载体之间的所述纤维幅材通过至少一个靴式压榨设备；干燥经脱水的幅材以形成膜，根据ASTM D‑3985，该膜的透氧率(OTR)值(23℃，50％RH)在100cc/m2/24h以下。

Description

用于使包含微原纤化纤维素的幅材脱水的方法以及由该经脱 水的幅材生产的膜
技术领域
本发明涉及一种用于使包含微原纤化纤维素的纤维幅材脱水的方法，以及一种由该经脱水的幅材生产的包含微原纤化纤维素的膜。
背景技术
已知包含大量微原纤化纤维素(MFC)的膜具有良好的强度、耐油和油脂性以及氧气阻隔性质。但是，很难以以高生产速度生产膜，并实现所需的阻隔性质。
由于微原纤化纤维素的特征性质，尤其困难的是以高速度脱水和生产膜。当使用MFC膜(例如，用作阻隔物)时，至关重要的是，该膜不具有任何会对阻隔性质造成不利影响的针孔或其它缺陷。因此，重要的是MFC膜的表面没有缺陷。
湿法成网技术可用于生产MFC膜，即将包含所述MFC的配料在丝网上脱水。但是，通过湿法成网技术难以以高生产速度生产具有良好阻隔性质的MFC膜。还容易产生丝网痕迹(marks)，这会对膜的阻隔和光学性质产生负面影响。此外，在使用丝网时，难以良好地保留配料中存在的小原纤维。
可以通过使用膜流延法(即，将悬浮液流延在塑料或金属表面上，然后使悬浮液缓慢干燥以形成膜)来产生光滑的MFC膜。流延法已被证明了生产具有良好阻隔性质的表面非常光滑的MFC膜。但是，该方法对于商业规模生产而言速度太慢并且效率低。
因此，需要一种新的方法来使包含微原纤化纤维素的悬浮液脱水，并以高生产速度生产具有良好阻隔性质的MFC膜。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于以有效的方式脱水和生产包含微原纤化纤维素的膜而不会不利地影响该膜的阻隔性质的方法，该方法进一步消除或减轻了现有技术方法的至少一些缺点。
本发明由所附独立权利要求进行限定。在所附从属权利要求和以下描述中对实施方案进行了阐述。
本发明涉及一种用于使包含微原纤化纤维素的幅材脱水的方法，其中该方法包括以下步骤：提供包含基于总干重计在50重量％至100重量％之间的微原纤化纤维素的悬浮液；在载体上形成所述悬浮液的纤维幅材，其中所述幅材的干含量为1-25重量％；施加脱水毡(felt)与该纤维幅材的至少一侧直接接触；引导布置在所述脱水毡与所述载体之间的所述纤维幅材，引导布置在所述脱水毡与所述载体之间的所述纤维幅材通过至少一个靴式压榨设备；以及干燥该经脱水的幅材以形成膜，根据ASTM D-3985，该膜的透氧率(OTR)值(23℃，50％ RH)在100cc/m2/24h以下。
该经脱水的幅材的干燥，即该纤维幅材被引导通过至少一个靴式压榨设备以形成膜，优选通过任何已知的方法完成。
已经发现，可以在靴式压榨设备中使包含大量微原纤化纤维素的幅材脱水。令人惊讶地发现，与其它压榨设备相比，甚至与具有延伸压区(nips，辊隙)的压榨设备相比，靴式压榨设备的使用使得可以改善膜的脱水，而不会破坏膜的阻隔性质。
该至少一个靴式压榨设备的压区长度优选为至少150mm，优选在150mm至350mm之间。
该至少一个靴式压榨设备中的线性负载在250kN/m至1500kN/m之间。优选的是，靴式压榨设备中使用的线性负载在纤维幅材在该靴式压榨设备中进行处理期间发生改变。通过逐渐或逐步地增加靴式压榨设备(即，靴式压榨压区)中的线性负载，改善幅材的脱水，即可以生产出具有较高干含量的幅材而不破坏阻隔性质。也可能的是，在压区中进行处理期间以脉冲方式增加线性负载，即，在纤维幅材在靴式压榨设备中进行处理期间，线性负载在至少一个脉冲中增加至少一次。
布置在所述脱水毡与所述载体之间的纤维幅材优选在被引导通过该至少一个靴式压榨设备之前，被引导通过至少一个压榨设备。以这种方式，纤维幅材的脱水首先通过引导该纤维幅材通过至少一个压榨设备来完成。
可以优选使用至少两个靴式压榨设备，其中该至少两个靴式压榨设备彼此依次(after each other)放置。之后将纤维幅材首先引导通过第一靴式压榨设备，然后通过第二靴式压榨设备。以这种方式，发现可以甚至进一步改善纤维幅材的脱水，并且仍然能够生产具有良好阻隔性质的膜。第一靴式压榨设备中使用的压区压力优选低于第二靴式压榨设备中使用的压区压力。靴式压榨设备的至少两个靴式压榨部优选位于所述纤维幅材的不同侧。以这种方式，可以从两个方向通过纤维幅材而使该幅材脱水。当使用多于一个靴式压榨设备时，优选的是，总压区长度(即，靴式压榨部的压区长度之和)在350mm以上，优选在400mm以上，并且甚至更优选在450mm以上。
纤维幅材优选在被引导通过靴式压榨设备之后，被引导通过至少一个整平(smoothening，平滑化)辊设备。优选的是，在干燥之前将纤维幅材引导通过整平辊设备。
该载体优选为金属载体。在将幅材施加到载体之前，优选将金属载体加热至30℃至150℃之间的温度。纤维幅材优选通过流延涂布形成。
该载体也可以是多孔丝网。因此可以在造纸机或纸板机中使用丝网作为载体，从而脱水，并因此在造纸机或纸板机中生产膜。
纤维幅材在通过该至少一个靴式压榨设备后的干含量优选为25-45重量％。
幅材优选被引导以至少150m/min的速度通过靴式压榨设备。因此，可以使幅材以高速度脱水，并且仍然能够生产具有高干含量的幅材，以生产具有非常好的阻隔性质的膜。
该纤维幅材优选包含多于一个微原纤化纤维素的层，即多于一个纤维幅材。以这种方式，形成包含多于一个微原纤化纤维素层的多层膜。包含多于一个微原纤化纤维素的层的纤维幅材通过将至少两个微原纤化纤维素悬浮液置于载体上而形成。可以在多个流浆箱中或通过使用两个不同的流浆箱而将该至少两个悬浮液添加到载体。将包含微原纤化纤维素的至少两个悬浮液施加到所述载体，使得第一悬浮液施加到载体上(即，与所述载体直接接触)，而另一个悬浮液施加到所施加的第一悬浮液上。以这种方式形成多层纤维幅材。然后将脱水毡施加到该多层纤维幅材上，然后将其引导通过靴式压榨设备。
也可以将在载体(例如，丝网)上形成之后的两个或更多个纤维幅材附接在一起，以形成多层膜，即，第一纤维幅材从第一流浆箱形成在第一载体上，以及第二纤维幅材从第二流浆箱形成在第二载体上。然后将第一纤维幅材和第二纤维幅材彼此附接，以形成多层纤维幅材。施加脱水毡与该多层纤维幅材的至少一侧直接接触，之后将布置在所述脱水毡与所述载体之间的所述多层纤维幅材引导通过至少一个靴式压榨设备。因此，可以通过使用两个、三个或更多个流浆箱和载体来生产多层纤维幅材，然后将所生产的纤维幅材彼此附接在一起，并引导包括多于一个纤维幅材的多层纤维幅材通过靴式压榨设备，以生产多层膜。
根据上述方法生产的膜的克重优选在100gsm以下，优选在18gsm至100gsm之间，甚至更优选在20gsm至80gsm之间，并且其密度在700kg/cm3以上。根据ASTM D-3985，该膜的透氧率(OTR)值(23℃，50％ RH)优选在100cc/m2/24h以下，优选在80cc/m2/24h以下，或甚至更优选在60cc/m2/24h以下。因此，可以以高生产速度生产包含大量MFC的高密度薄膜，其具有非常好的氧气阻隔性质。
具体实施方式
已经令人惊讶地发现，可以通过施加脱水毡与包含MFC的幅材直接接触，然后引导该幅材通过至少一个靴式压榨设备，而以改进的方式使该幅材脱水。施加脱水毡与纤维幅材的至少一侧直接接触，并引导布置在所述脱水毡与所述载体之间的所述纤维幅材通过该至少一个靴式压榨设备。通过根据本发明的方法，可以使幅材以高速度脱水，并且仍然能够由该经脱水的纤维幅材生产具有良好阻隔性质的膜。包含大量MFC的幅材的脱水是为了生产具有良好阻隔性质的膜(即，生产具有少量会对产品的阻隔性质造成不利影响的针孔或其它不规则物(irregularities)的产品)的最具挑战性的工艺步骤之一。因此，重要的是以良好的方式完成脱水以避免不良的阻隔性质。因此，非常难以在不劣化阻隔性质的情况下提高包含大量微原纤化纤维素的幅材的脱水步骤的生产速度。已经发现，至少一个靴式压榨设备的使用使得可以使用在对包含大量微原纤化纤维素的纤维幅材进行脱水时非常适合的脱水曲线(profile，特征)。发现，有利的是能够改变靴式压榨压区中的线性负载分布，优选通过使用急剧增加线性负载的至少一个线性负载脉冲。
根据ASTM D-3985，所生产的膜的透氧率(OTR)值(23℃，50％ RH)在100cc/m2/24h以下，优选在80cc/m2/24h以下，或甚至更优选在60cc/m2/24h以下。OTR值是在23℃和50％的相对湿度(RH)值下测量的。
基于总干重计，该悬浮液包含在50重量％至100重量％之间，优选在70重量％至100重量％之间的微原纤化纤维素。因此，由该经脱水的纤维幅材生产的膜包含大量MFC，优选70-100重量％的MFC，这是指添加最终涂层之前膜本身中MFC的量。
该悬浮液如Scandinavian测试方法SCAN-C 62:00规定的保水值(WRV)优选在150％以上，更优选在200％以上，或甚至更优选在300％以上。WRV值是在105℃下烘箱干燥之前和之后称重的离心悬浮液上测量的，以测定以％表示的WRV。
脱水毡是指这样的毡，其是可渗透的，并且允许通过吸收水或通过允许水通过该毡而被去除，从而将水从幅材去除。如今，脱水毡经常用于使纸或纸板幅材脱水。可以使用任何已知的脱水毡。优选使用具有精细表面的毡，例如具有较精细表面和较粗糙背面的真空毡。该脱水毡可以是单毡或双毡的。
可以优选使用多于一个脱水毡，优选两个脱水毡。优选的是使用具有低克重和低透水性(其将防止细料渗透通过该毡)的第一脱水毡和具有高水吸收性质的第二脱水毡。
优选将一个或多个毡在被引导通过靴式压榨设备并与经脱水的幅材分离之后进行清洁和脱水。
靴式压榨设备是指包括靴式压榨压区的压榨设备。可以使用任何已知的靴式压榨设备。靴式压榨压区可以通过使用靴式压榨机和辊或通过使用大直径软辊和辊来形成。该辊优选具有合成带，但其也可具有金属带。大直径软辊可具有1.5-2米的直径。
该至少一个靴式压榨设备的压区长度优选为至少150mm，优选在150mm至350mm之间。该压区长度优选为至少200mm，优选在200mm至300mm之间。
该至少一个靴式压榨设备中的线性负载在250kN/m至1500kN/m之间，即这是在靴式压榨设备中使用的最大线性负载。优选的是，该至少一个靴式压榨设备中使用的线性负载在纤维幅材在靴式压榨设备中进行处理期间发生改变。通过逐渐或逐步增加靴式压榨设备(即，靴式压榨压区)中的线性负载，改善幅材的脱水，即，可以生产具有较高干含量的幅材，而不破坏阻隔性质。也可能的是，在压区中进行处理期间以脉冲方式增加线性负载，即，在纤维幅材在靴式压榨设备中进行处理期间，线性负载在至少一个脉冲中增加至少一次。可为可能的是，在靴式压榨设备中进行处理期间，在至少两个脉冲中增加线性负载。脉冲中的线性负载在短时间段内急剧增加，然后线性负载再次减小。这可以在靴式压榨压区中的处理期间重复。如果使用多于一个靴式压榨设备，则可以在两个靴式压榨设备中使用相同的线性负载分布。然而，通常优选在至少两个靴式压榨设备中使用不同的线性负载分布。以这种方式，可以设计线性负载分布，使得脱水得到改善，而不会使经脱水的膜的阻隔性质劣化。
靴式压榨机相对于纤维幅材的位置可通过改变靴式压榨机的倾斜角来改变。该至少一个靴式压榨机的倾斜角优选在7度至24度之间。倾斜角会影响峰值线性负载，并且是调节线性负载以改善膜的脱水效率的一种方式。
根据前述权利要求任一项所述的方法，其中压区时间为至少30ms。纤维材料在靴式压榨设备中经受压力的时间根据压区长度和生产速度而变化。
布置在所述脱水毡与所述载体之间的纤维幅材优选在被引导通过至少一个靴式压榨设备之前被引导通过至少一个压榨辊设备。以这种方式，纤维幅材的脱水首先通过引导该纤维幅材通过至少一个压榨辊设备来完成。已经令人惊讶地发现，至少一个压榨辊设备和至少一个靴式压榨设备的组合使得可以改善纤维幅材的脱水，并且能够改善阻隔性质。可优选的是，引导纤维幅材通过彼此依次放置的两个压榨辊设备，然后再通过至少一个靴式压榨设备。发现两个压榨辊设备和一个靴式压榨设备的组合可以非常好地改善纤维幅材的脱水。该至少一个压榨辊设备中使用的线性负载优选在10kN/m至500kN/m之间，优选在10kN/m至300kN/m之间。优选在第二压榨辊设备中使用比在第一压榨辊设备中所使用的压区压力更高的压区压力。可以使用任何已知的压榨辊设备。在压榨辊设备中，形成压榨辊压区，优选在两个压榨辊之间。
可优选的是，使用至少两个靴式压榨设备，其中该至少两个靴式压榨设备彼此依次放置。之后将纤维幅材首先引导通过第一靴式压榨设备，然后通过第二靴式压榨设备。以这种方式，发现可以甚至进一步改善纤维幅材的脱水，并且仍然能够生产具有良好阻隔性质的膜。第一靴式压榨设备中使用的压区压力优选低于第二靴式压榨设备中使用的压区压力。该靴式压榨设备的至少两个靴式压榨部优选位于所述纤维幅材的不同侧，即第一靴式压榨设备的第一靴式压榨部位于幅材的第一侧，而第二靴式压榨设备的第二靴式压榨部位于纤维幅材的第二侧。以这种方式，可以从两个方向通过纤维幅材而使该幅材脱水。当使用多于一个靴式压榨设备时，优选的是，总压区长度(即，每个靴式压榨部的压区长度之和)在350mm以上，优选在400mm以上，并且甚至更优选在450mm以上。
靴式压榨设备的至少两个靴式压榨部的几何设计优选是不同的，例如，一个靴式压榨部可具有凹形设计，而另一个靴式压榨部可具有凸形设计。
纤维幅材优选在被引导通过靴式压榨设备之后被引导通过至少一个整平辊设备。优选的是，在干燥之前将纤维幅材引导通过整平辊设备。通过在幅材已经被引导通过靴式压榨设备之后使用至少一个整平辊设备，改善幅材的至少一侧上的表面的光滑度。纤维幅材的更光滑的表面会改善纤维幅材的阻隔性质。通过使用整平辊设备，可以在靴式压榨设备中使用更严格的干燥曲线而不破坏幅材的阻隔性质。在整平辊设备中，在至少一个整平辊和一个配对辊之间形成整平辊压区，优选使用两个整平辊来形成整平设备中的压区。
将所形成的纤维幅材施加到载体，纤维幅材在该载体上被引导通过靴式压榨设备。重要的是以形成匀质纤维幅材的方式将悬浮液施加到载体，这意味着纤维幅材应尽可能均匀，且厚度尽可能均匀等。
纤维幅材优选通过将悬浮液流延涂布到聚合物或金属载体而形成。令人惊讶地发现，通过根据本发明的脱水方法使得可以增加载体上的流延涂布的悬浮液的脱水。因此，本发明使得可以通过利用流延涂布以高速度生产光滑且具有良好阻隔性质的膜。该载体优选为金属载体，即该载体由金属制成。在将幅材施加到载体之前，优选将金属载体加热至30℃以上，优选在30℃至150℃之间，优选在45℃至150℃之间，甚至更优选在60℃至100℃之间的温度。已经发现，通过提高带的温度并因此提高所施加的幅材上的温度，可进一步提高幅材在靴式压榨设备中的脱水效率。
该载体可以是多孔丝网，优选造纸机或纸板机中的丝网。因此可以在造纸机或纸板机的湿端应用该方法。造纸机或纸板机是指本领域技术人员已知的用于制造纸、纸板、纸巾或任何类似产品的任何类型的造纸机。
该载体也可以是纸或纸板产品。通过本发明，可以通过施加根据本发明的具有微原纤化纤维素的层来生产多层纸或纸板产品。
纤维幅材在被引导通过靴式压榨设备之前的干含量优选在15重量％至30重量％之间。
纤维幅材在至少一个靴式压榨设备中脱水之后的干含量优选在25重量％至45重量％之间。
悬浮液的微原纤化纤维素的Schopper-Riegler(SR)值优选在80以上，优选在90以上，甚至更优选为95。因此，悬浮液包含精细级MFC质量，其通常非常难以脱水。
幅材被引导以至少150m/min，优选在200m/min以上，并且甚至更优选在250m/min以上的速度通过靴式压榨设备。优选的速度在200m/min至1000m/min之间。通过本发明，发现可以提高用于使包含大量MFC的纤维幅材脱水的生产速度。因此，由于脱水通常是生产具有良好阻隔性质的MFC膜的最具挑战性的工艺步骤，因此整个膜的生产速度也可得以提高，并且这使得可以以更加成本有效的方式生产MFC膜。
优选在将脱水毡施加至接触之前对纤维幅材进行加热。以这种方式，提高纤维幅材的温度和固体含量，这进一步改善纤维幅材的后续脱水。可以使用任何已知的方式施加增加的热量。优选将纤维幅材加热至在40℃以上，优选在50℃至95℃之间的温度。
纤维幅材优选包含多于一个微原纤化纤维素层。以这种方式，形成包含多于一个微原纤化纤维素层的多层膜。已经令人惊讶地发现，在使多层纤维幅材脱水时使用脱水毡和靴式压榨设备改善了最终膜的阻隔性质。包含多于一个微原纤化纤维素层的纤维幅材优选通过将至少两个包含微原纤化纤维素的悬浮液施加到载体而形成。该至少两个悬浮液可以在多个流浆箱中或通过使用两个不同的流浆箱添加到载体。也可以使用一个或几个flexJet流浆箱来产生多层纤维幅材。将包含微原纤化纤维素的至少两个悬浮液施加到所述载体，使得第一悬浮液施加到载体上(即，与所述载体直接接触)，而另一悬浮液施加到所施加的第一悬浮液上。以这种方式，形成多层纤维幅材。然后将脱水毡施加到该多层纤维幅材上，并且之后引导其通过靴式压榨设备进行脱水。包含微原纤化纤维素的该至少两个悬浮液可包含相同类型、量、稠度等的微原纤化纤维素，或者可使用不同类型、量、稠度等的至少两个悬浮液。该多层纤维幅材可包括两层、三层、四层、五层或更多层。
本发明还涉及一种生产膜的方法，其中该方法包括以下步骤：提供包含基于总干重计50重量％至100重量％之间的微原纤化纤维素，优选70重量％至100重量％的MFC的悬浮液；形成所述悬浮液的纤维幅材，其中所述幅材的干含量为1-25重量％，即形成湿纤维幅材；施加脱水毡与所述纤维幅材直接接触；引导布置在所述脱水毡与所述载体之间的所述纤维幅材通过靴式压榨设备，以形成经脱水的幅材；以及干燥所述幅材，以形成膜。
该经脱水的纤维幅材在靴式压榨设备中脱水后的干含量优选为25-45重量％。所形成的经脱水的纤维幅材随后可进一步处理，以形成膜。经脱水的幅材可以以任何常规方式进行干燥或进一步脱水，例如通过额外的压制或常规的滚筒干燥、通过使用真空和/或通过使用热空气，以使其具有合适的干含量。膜的干含量优选在90重量％以上，优选在95重量％以上。还可为可能的是以本领域技术人员已知的任何方式对经脱水的幅材进行处理(例如，通过压延)，以生产膜。
膜是指具有良好的气体、香气或油脂或油阻隔性质(优选氧气阻隔性质)的薄基底。膜的克重优选在100gsm以下，优选在18gsm至100gsm之间，甚至更优选在20gsm至80gsm之间，并且其密度在700kg/m3至1400kg/m3的范围内。根据ASTM D-3985，在23℃和50％的相对湿度下，克重为30g/m2的膜的透氧率(OTR)值优选在30cc/m2/24h以下。
如根据标准ISO 5636/6测量的，该膜的葛利·希尔(Gurley-Hill)值优选在10000s/100ml以上，更优选高于15000s/100ml，甚至更优选高于20000s/100ml，并且最优选高于30000s/100ml。
如根据标准ISO 16532测量的，膜的KIT值优选在8以上，并且更优选在9以上，并且甚至更优选在10以上。KIT是膜的耐油脂性的值。
除了MFC之外，膜还可包含较长的纤维素纤维，或者硬木纤维或者软木纤维，优选牛皮纸浆软木纤维。可优选的是，膜包含SR值在90以上的MFC和SR值在60至90之间的更粗糙的MFC级的混合物。膜还可包含其它添加剂，例如颜料、羧甲基纤维基(CMC)、保留化学品、淀粉等。膜可包含矿物质，例如粘土，并且优选膨润土。可优选的是，膜包含10-50重量％的膨润土。通过增加膜的膨润土含量，发现可以增加幅材的干含量。
通过本发明，可生产包含微原纤化纤维素的膜，该膜的克重优选在100gsm以下，并且密度优选在700kg/cm3以上。根据ASTM D-3985，该膜的透氧率(OTR)值(23℃，50％ RH)优选在100cc/m2/24h以下，更优选在80cc/m2/24h以下，并且甚至更优选在60cc/m2/24h以下。根据本发明的膜优选是半透明或透明薄膜，具有高密度、高光滑度和良好的阻隔性质。
在本专利申请的上下文中，微原纤化纤维素(MFC)应指至少一个维度小于1000nm的纳米级纤维素颗粒纤维或原纤维。MFC包含部分或完全原纤化的纤维素或木质纤维素纤维。释放的原纤维的直径小于1000nm，而实际的原纤维直径或粒度分布和/或高宽比(长度/宽度)取决于其来源和制造方法。最小的原纤维被称为基础原纤维并且直径为约2-4nm(参见例如Chinga-Carrasco,G.,Cellulose fibres,nanofibrils and microfibrils,:Themorphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibretechnology point of view,Nanoscale research letters 2011,6:417)，而常见的是，聚集形式的基础原纤维(也定义为微原纤维)(Fengel,D.,Ultrastructural behavior ofcell wall polysaccharides,Tappi J.,March 1970,Vol 53,No.3.)是在例如通过使用延长的精制过程或压降崩解过程制备MFC时获得的主要产物。根据来源和制造方法，原纤维的长度可以为约1微米至大于10微米不等。粗MFC级可包含相当大部分的原纤化纤维，即，来自管胞(cheathid)的突出原纤维(纤维素纤维)，和一定量的从管胞释放的原纤维(纤维素纤维)。
MFC有不同的首字母缩略词，例如纤维素微原纤维、原纤化纤维素、纳米纤维素、纳米原纤化纤维素、原纤维聚集体、纳米级纤维素原纤维、纤维素纳米纤维、纤维素纳米原纤维、纤维素微纤维、纤维素原纤维、微原纤纤维素、微原纤维聚集体和纤维素微原纤维聚集体。MFC的特征还可在于各种物理或物理化学性质，例如大表面积，或其在分散于水中时在低固体(1-5重量％)下形成凝胶状材料的能力。在用BET法对冻干材料进行测定时，纤维素纤维优选原纤化至使得所形成的MFC的最终比表面积为约1m2/g至约200m2/g，或更优选50m2/g至200m2/g的程度。
存在制造MFC的各种方法，例如单次或多次精制、预水解随后精制或高剪切崩解或释放原纤维。通常需要一个或几个预处理步骤，以使MFC的制造既节能又可持续。因此，可以对待供应的浆的纤维素纤维进行酶促或化学预处理，例如以水解或溶胀纤维，或减少半纤维素或木质素的量。纤维素纤维可以在原纤化之前进行化学改性，其中纤维素分子含有除原始纤维素中发现的之外(或更多)的官能团。这些基团包括羧甲基(CMC)、醛和/或羧基基团(通过N-氧基介导的氧化(例如“TEMPO”)获得的纤维素)或季铵(阳离子纤维素)等。在上述方法之一中进行改性或氧化后，更容易将纤维崩解为MFC或纳米原纤状尺寸或NFC。
纳米原纤状纤维素可包含一些半纤维素；其量取决于植物来源。预处理的纤维(例如水解的、预溶胀的或氧化的纤维素原材料)的机械崩解采用合适的设备进行，所述设备例如精磨机、研磨机、均化器、胶体排出机(colloider)、摩擦研磨机、超声波超声仪、流化器(例如，微流化、宏观流化器)或流化器型均化器。取决于MFC的制造方法，该产品还可含有细料或纳米结晶纤维素或例如在木质纤维或造纸过程中存在的其它化学品。该产品还可含有各种量的未被有效原纤化的微米尺寸纤维颗粒。
MFC由木纤维素纤维(来自硬木或软木纤维)制备。其也可由微生物来源、农业纤维(例如，麦草浆、竹子、甘蔗渣)或其它非木纤维来源制成。其优选由包括来自原生纤维的浆的浆，例如机械、化学和/或热机械浆制成。其也可以由损纸或再生纸制成。
根据本发明的MFC膜可用作包装干食品(例如，谷物)时的盒子中的袋，用作包装基材，用作纸、纸板或塑料中的层压材料，和/或用作一次性电子设备的基材。
鉴于以上对本发明的详细描述，对于本领域技术人员而言，其它修改和变化将变得显而易见。然而，应当显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实现这样的其它修改和变化。

Claims (13)

1.用于使包含微原纤化纤维素的幅材脱水的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-提供包含基于总干重计在50重量％至100重量％之间的微原纤化纤维素的悬浮液；
-在载体上形成所述悬浮液的纤维幅材，其中，所述幅材的干含量为1-25重量％；
-施加脱水毡与所述纤维幅材直接接触；
-引导布置在所述脱水毡与所述载体之间的所述纤维幅材以至少150m/min的速度通过至少一个靴式压榨设备，其中所述至少一个靴式压榨设备中的线性负载在250-1500kN/m之间；以及
-干燥经脱水的幅材以形成膜，根据ASTM D-3985，所述膜的透氧率(OTR)值(23℃，50％RH)在100cc/m2/24h以下。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个靴式压榨设备的压区长度为至少150mm。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个靴式压榨设备中的线性负载在所述纤维幅材在所述压区中进行处理期间发生改变。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，布置在所述脱水毡与所述载体之间的所述纤维幅材在被引导通过所述至少一个靴式压榨设备之前，被引导通过至少一个压榨辊设备。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，使用至少两个靴式压榨设备，其中，所述至少两个靴式压榨设备彼此依次放置。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述至少两个靴式压榨设备位于所述纤维幅材的不同侧。
7.如权利要求5或6中任一项所述的方法，其中，所述至少两个靴式压榨设备的总压区长度为至少350mm。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维幅材在被引导通过所述靴式压榨设备之后，被引导通过整平辊设备。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述载体是金属载体。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维幅材是通过流延涂布形成的。
11.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述载体是多孔丝网。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维幅材在被引导通过所述至少一个靴式压榨设备之后的干含量在25重量％至45重量％之间。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维幅材包括多于一个微原纤化纤维素层。
CN202180045496.2A 2020-06-26 2021-06-24 用于使包含微原纤化纤维素的幅材脱水的方法以及由该经脱水的幅材生产的膜 Pending CN115867704A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE2050770A SE544193C2 (en) 2020-06-26 2020-06-26 A method for dewatering a web comprising microfibrillated cellulose
SE2050770-3 2020-06-26
PCT/IB2021/055592 WO2021260608A1 (en) 2020-06-26 2021-06-24 A method for dewatering a web comprising microfibrillated cellulose and a film produced from the dewatered web

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115867704A true CN115867704A (zh) 2023-03-28

Family

ID=79282139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180045496.2A Pending CN115867704A (zh) 2020-06-26 2021-06-24 用于使包含微原纤化纤维素的幅材脱水的方法以及由该经脱水的幅材生产的膜

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230257937A1 (zh)
EP (1) EP4172411A1 (zh)
JP (1) JP2023531690A (zh)
CN (1) CN115867704A (zh)
BR (1) BR112022026633A2 (zh)
CA (1) CA3186349A1 (zh)
SE (1) SE544193C2 (zh)
WO (1) WO2021260608A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE2230196A1 (en) * 2022-06-14 2023-12-15 Stora Enso Oyj Improved process for production of pulp

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070224419A1 (en) * 2006-03-21 2007-09-27 Georgia-Pacific Consumer Products Lp Absorbent sheet having regenerated cellulose microfiber network
RU2008141716A (ru) * 2006-03-21 2010-04-27 ДЖОРДЖИЯ-ПАСИФИК КОНЗЬЮМЕР ПРОДАКТС ЭлПи (US) Абсорбирующее полотно, имеющее сеть из регенерированных целлюлозных микроволокон
CN104321131A (zh) * 2012-05-14 2015-01-28 芬欧汇川集团 从纤丝纤维素制备膜的方法和纤丝纤维素膜
CN108291364A (zh) * 2015-11-30 2018-07-17 福伊特专利有限公司 用于制造纤维料幅的设备和方法
CN109219633A (zh) * 2016-07-04 2019-01-15 芬兰国家技术研究中心股份公司 纤维素基薄膜结构及其制备方法
CN109415519A (zh) * 2016-07-01 2019-03-01 斯道拉恩索公司 用于生产包含微原纤化纤维素的膜的方法和包含微原纤化纤维素的膜
CN109715883A (zh) * 2016-09-28 2019-05-03 斯道拉恩索公司 制备包含微原纤维化纤维素的膜的方法、膜和纸或纸板产品
WO2020095254A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 Stora Enso Oyj A method for dewatering a web comprising microfibrillated cellulose and a film produced from the dewatered web
CN111304967A (zh) * 2020-02-27 2020-06-19 沈阳思特雷斯纸业有限责任公司 一种添加纳米纤维素的低定量食品包装纸及其制造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2685145A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-17 Kruger Inc. Method of manufacturing nano-crystalline cellulose film
SE539629C2 (en) * 2015-09-17 2017-10-24 Stora Enso Oyj A method of manufacturing an oxygen barrier film comprising microfibrillated cellulose involving two suspensions having different schopper-riegler values
SE539786C2 (en) * 2016-06-22 2017-11-28 Stora Enso Oyj Microfibrillated cellulose film
JP7032070B2 (ja) * 2017-07-21 2022-03-08 大王製紙株式会社 製紙方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070224419A1 (en) * 2006-03-21 2007-09-27 Georgia-Pacific Consumer Products Lp Absorbent sheet having regenerated cellulose microfiber network
RU2008141716A (ru) * 2006-03-21 2010-04-27 ДЖОРДЖИЯ-ПАСИФИК КОНЗЬЮМЕР ПРОДАКТС ЭлПи (US) Абсорбирующее полотно, имеющее сеть из регенерированных целлюлозных микроволокон
CN104321131A (zh) * 2012-05-14 2015-01-28 芬欧汇川集团 从纤丝纤维素制备膜的方法和纤丝纤维素膜
CN108291364A (zh) * 2015-11-30 2018-07-17 福伊特专利有限公司 用于制造纤维料幅的设备和方法
CN109415519A (zh) * 2016-07-01 2019-03-01 斯道拉恩索公司 用于生产包含微原纤化纤维素的膜的方法和包含微原纤化纤维素的膜
CN109219633A (zh) * 2016-07-04 2019-01-15 芬兰国家技术研究中心股份公司 纤维素基薄膜结构及其制备方法
CN109715883A (zh) * 2016-09-28 2019-05-03 斯道拉恩索公司 制备包含微原纤维化纤维素的膜的方法、膜和纸或纸板产品
WO2020095254A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 Stora Enso Oyj A method for dewatering a web comprising microfibrillated cellulose and a film produced from the dewatered web
CN111304967A (zh) * 2020-02-27 2020-06-19 沈阳思特雷斯纸业有限责任公司 一种添加纳米纤维素的低定量食品包装纸及其制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王忠厚: "《制浆造纸设备与操作》", 31 May 2006, 中国轻工业出版社, pages: 297 *
龚木荣: "《生物质能源及废物利用新技术》", 31 March 2019, 中国轻工业出版社, pages: 199 - 58 *

Also Published As

Publication number Publication date
SE544193C2 (en) 2022-02-22
SE2050770A1 (en) 2021-12-27
BR112022026633A2 (pt) 2023-01-24
WO2021260608A1 (en) 2021-12-30
JP2023531690A (ja) 2023-07-25
CA3186349A1 (en) 2021-12-30
EP4172411A1 (en) 2023-05-03
US20230257937A1 (en) 2023-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3350372B1 (en) Flexible microfibrillated film formation
US11619004B2 (en) Method for dewatering a web comprising microfibrillated cellulose and a film produced from the dewatered web
CN110832013B (zh) 制造具有低透氧率值的膜的方法
CA2995435C (en) Surface sizing of dense films
CN109715883B (zh) 制备包含微原纤维化纤维素的膜的方法、膜和纸或纸板产品
CN111315929B (zh) 制备纸板的方法、纸板和瓦楞纸板
CA3188849A1 (en) Multilayer film comprising mfc
CN115867704A (zh) 用于使包含微原纤化纤维素的幅材脱水的方法以及由该经脱水的幅材生产的膜
CN116034195A (zh) 用于生产包含微原纤化纤维素的机制有光纸的方法和机制有光纸
CN117062952A (zh) 用于制造包含高度精制的纤维素的阻隔膜的方法
CN116056899A (zh) 用于生产包含高度精制的纤维素纤维的多层机制有光纸的方法和所生产的多层机制有光纸
US20230193559A1 (en) A method for producing a film comprising nanocellulose, and a film comprising nanocellulose
EP4150151A1 (en) Method for manufacturing films comprising highly refined cellulose fibers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination